白光LED的发光原理

千姿百态

声明：本文转自电子发烧友，仅为便于查询和分享使用。
目前市场上白光LED生产技术主要分为两大主流：
        　　第一为利用荧光粉将蓝光LED或紫外UV-LED所产生的蓝光或紫外光分别转换为双波长(Dichromatic) 或三波长(Trichromatic)白光，此项元件技术称之为荧光粉转换白光LED(Phosphor Converted-LED);
　　第二类则为多芯片型白光LED，经由组合两种(或以上)不同色光的LED组合以形成白光，目前市场上白光LED商品以蓝光LED芯片搭配黄光荧光粉最为普遍，主要应用于汽车照明与手机面板等领域，以目前白光LED产品市场分析，荧光粉转换白光LED可谓主流。 (红色和绿色荧光粉多为硫化物体系，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大。)
　　下图简要归纳并比较多种白光LED构装原理和优劣点，其中(a)型构装方式、演色性最佳，但成本最高，尚未能普及;构装方式(b)则具有技术最成熟且成本低廉之优势，但色偏、演色性不佳，须以适当红、黄光荧光粉加以改善，此外，最严重者为日亚化学专利限制难以规避;而构装方式(c)与(d)两者所制作的白光LED演色性俱佳、色偏小、成本低且专利局限较不严重，因此未来深具发展潜力。
http://www.elecfans.com/uploads/allimg/110411/114G95433-0.jpg　　利用发光二极管产生白光的原理与优劣点
        　　荧光粉如何涂在LED灯上?
　　M.R.Kramas等人发现，如果将荧光粉随意放在LED芯片上，如下图(a)所示发光均匀性不佳，所以改变方式如图(b)所示，将荧光粉均匀地涂在LED表面上，图(c)则比较两者的CCT及Ra值，发现用图(b)方法者其CCT值变动甚少。
什么是CCT?　　CCT是correlated colour temperature的缩写，意思是相关色温。色温是指当一标准黑体被加热时，随着温度的升高，其颜色由深红至浅红至橙黄至白至蓝白至蓝色的变化，利用黑体的这一特征，当待测光源与黑体在某一温度下的光色相同时，该黑体的温度即为待测光源的色温。色温高光色偏冷，色温低光色偏暖。 　　色温色相 　　低于3300 K暖白色 (淡黄白色)　　3300 - 5000 K中间白色 　　超过5000 K冷白色 (淡蓝白色)　　白光LED光谱对人眼的影响 　　人眼最不能接受的是蓝光和UV光，蓝光杀伤人眼活性细胞的能力是绿光的10倍，而UV光杀伤人眼活性细胞的能力又是蓝光的10倍，长期接触大量低波长的蓝光能大量杀伤人眼活性细胞。即使到时多吃有利眼睛的食品也会无作用。 　　https://zhuanlan.zhihu.com/goog_1528934581https://zhuanlan.zhihu.com/goog_1528934581https://zhuanlan.zhihu.com/goog_1528934581

　　参见上图，LED白光形成主要是靠蓝光的450-455nm波长击发荧光粉，其中波长越低击发能力越强，通常LED的波长出厂控制在5nm之内。
　　★LED中蓝光产生的机制主要是蓝光芯片发出蓝光主要集中在450-455nm，而荧光灯的蓝光波长是很广的，从435-500nm;
　　★LED中采用黄色荧光粉(或红色、绿色荧光粉)，在制造中可能出现因荧光粉衰减(或荧光粉量少，反射不够)而蓝光与初始态不一样而大量涌出，对人眼伤害大大增加;
　　★LED的蓝光部分是靠芯片保证的，而其它光色是靠荧光粉保证的，其中芯片的保证能力强，而荧光粉的保证能力弱，形成白光LED点灯越久蓝光的比例越来越高。
　　所以，刚开始使用LED背光的笔记本电脑、手机、电视比较刺眼，用久了头晕眼花、不舒服，长期使用变成眼晴伤害。如果接触LED蓝光的时间越长，患眼病的机率也越高。

原文地址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/26853177